我国首个自主火星探测器“天问一号”目前已飞离地球超过150万公里，这一距离大约是地月间距离的4倍。本月27日，在距离地球约120万公里处轨道器开启光学导航敏感器对地球、月球进行黑白合影成像，在它的眼里仿佛有两个“月亮”，由于太阳入射角与观察方位的原因，地球、月亮都呈现出月牙形状。大约在明年除夕夜，它将抵达火星这颗中国人向往已久的红色星球，正式履行它的探火使命。 6park.com
天问一号120万公里处拍摄地月合影 6park.com
天问一号目前已经飞离地球引力范围 6park.com
“天问一号”探测器顺利抵达火星后将会择机进入一条近火点高度265km、倾角86.9°、运行周期为2天的大椭圆停泊轨道，并在此运行将近三个月的时间，以完成着陆区预先探测等前期准备工作。 6park.com
环火飞行进行着陆区勘察工作 6park.com
待一切准备就绪，着陆器—巡视器组合体将被包裹在和飞船返回舱类似的球锥状舱体内以4.8km/s的高速一头扎进火星大气层，经历“恐怖8分钟”后着陆在火星乌托邦平原上的预定区域。 6park.com
乌托邦平原预定着陆区位置示意图 6park.com
44年前，大洋彼岸的“海盗二号”着陆器同样降落在这片平原，当年，他们以“维京一号”和“维京二号”的成功着陆开启了人类探测火星的新时代。45年后，还是在这里，“天问一号”着巡组合体将继续书写人类探火新历史。 6park.com
维京二号着陆器拍摄的图像 6park.com
乌托邦平原是火星上的最大平原，位于北半球，直径3200公里，这里被认为在古代火星可能是一个海湾或湖泊与陆地的相接处，在寻找火星生命和水源方面潜藏着巨大的探测价值。
而且该平原地势平坦广阔、少有陨石坑、光照条件好，沙尘暴、尘卷风等自然灾害也相对较少，十分有利于巡视器正常开展探测活动，这对于初次探测火星的我们来说可谓诱惑满满。 6park.com
火星近地表含水冰的区域 6park.com
因此，在权衡地形地貌特征、光照条件、着陆风险、火星车行走避障能力要求等多方面科学和工程因素后，本着工程实现风险低、科学探测价值高的原则，我们将位于乌托邦平原南端，属赫斯伯利亚纪晚期低地单元（东经110.318度，北纬24.748度）定为此次“天问一号”任务的首选着陆地点。
备选着陆区选在乌托邦平原东南部，接近埃律西昂火山岩浆流入乌托邦平原的入口处。
选定了任务着陆地点，就要考虑如何安全、准确地把着巡组合体投放到那里。组合体采用独创的“弹道升力式+配平翼”方案进入火星大气层，最后采用和“嫦娥三号/四号”相同的“发动机反推+腿式缓冲”方案平稳降落至火星表面。 6park.com
天问一号着陆巡视器组合体 6park.com
降落到预定地点后，就到了巡视器（即火星车）“闪亮登场”的时刻。“天问一号”的火星车高1.85米，质量为240kg，超过了之前大洋彼岸发射的“勇气”号和“机遇”号火星车。
它和我们已成功进行月球探测任务的两台“玉兔”月球车在结构布局上有很多相似之处，例如两者车身前部都有一根用于搭载导航相机和其他探测设备的桅杆，车身下部都有6个供其在月球或火星表面正常行走并可独立自由旋转的车轮。针对此次任务新要求，研制人员还对火星车动力系统等方面进行了相应改进。 6park.com
天问一号火星车着陆展开太阳翼 6park.com
火星车采用箱板式构型，车身两侧两对太阳能电池翼完全展开后呈漂亮的蓝色闪蝶形状，展开面积也比“玉兔”月球车更大。火星探测器副总设计师贾阳说：“火星车太阳能电池翼的形状设计既考虑了功能，也考虑了外观”。
当火星车处于充电状态时，其车身前端太阳翼还可根据太阳光入射角来调整自己的角度，以保证能够更加有效地采集能量。这一点跟“嫦娥三号/四号”着陆器如出一辙。 6park.com
电池翼可根据太阳入射角调整展开角度 6park.com
天问一号火星车整体技术水平远超“勇气”号和“机遇”号，一些技术指标甚至和代表人类火星探测技术巅峰的“好奇”号火星车相当。 6park.com
天问一号火星车车轮能实现180度大角度转向 6park.com
例如两者拥有相同的30°最大爬坡角度、40m/h的巡视速度及200m/h的最大速度。与“好奇”号火星车相比我们还具有独创的蟹行和蠕动能力，便于实现精确控制以及灵活适应复杂多变的火星地表。 6park.com
天问一号火星车演示蟹行机动（横着走） 6park.com
此外，它还配备了能根据自身行驶条件自动调节系统刚度和阻尼特性的主动悬架，无论火星表面“路况”如何变化，主动悬架始终能处于最佳减震状态，使火星车具有极佳的通过性、平顺性与操纵稳定性。拥有两种独创的移动方式以及擅长“随机应变”的主动悬架，“人类火表机动能力最强火星车”这一殊荣自然归我们所有。 6park.com
火星车蠕动原理示意图 6park.com
通信能力上也是力压群雄。对轨道器通信天问一号火星车采用UHF+X双频段通信机制，当运行在中继通信轨道上的环绕器位于火星车的可通信区间时就可作为中继星把火星车发送的数据中继传输至地球测控站。另外，欧空局“火星快车”轨道器也可作为备份为我们的火星车提供中继传输服务。 6park.com
天问一号轨道器既能环火探测也能中继通信 6park.com
对地球直接通信方面，天问一号火星车采用X频段低增益接收和定向收发天线，以便于火星车在环绕器运行到可通信区间外时直接同地球测控站取得联系。
在火星车着陆初期阶段轨道器中继通信是主要数据传输手段，展开正常巡视探测后，轨道器将进入环火探测轨道，届时中继通信将作为辅助手段，火星车直接对地球通信将是主要数据传输手段。
不论是中继通信还是直接对地球通信，我们的传输速率都位居世界第一，这意味着在同样的器地或器间联络时间内，天问一号数据传输效率更高。 6park.com
天问一号火星车通信天线 6park.com
由于乌托邦平原巨大的探测价值，火星车的有效载荷自然要“十八般武艺样样精通”。此次探测任务火星车共搭载了导航地形相机、多光谱相机、火星车次表层探测雷达、火星气象测量仪等6类科学仪器，它们将在巡视区火星表面形貌和地质构造特征、火星表面物质类型分布、火星表层及次表层地质分层结构与组成类型等方面展开研究。多光谱相机位于火星车桅杆顶部正中位置，用于获取巡视区火星表面可见光、近红外波段高分辨率多光谱图像。 6park.com
双摄配置的导航地形相机可拍摄3D立体图像 6park.com
多光谱相机的左右两侧，分别有一台由GNC分系统直接管理的导航地形相机，它们的分辨率低于多光谱相机，除用于获取巡视区火星表面立体图像外还负责火星车的行进路径规划。
火星气象测量仪还将通过位于桅杆顶部类似麦克风的装置拾取火星表面的声音，由于火星车平台重量、体积以及火星地表温度环境的约束，火星车有效载荷分系统采用了集成度更高的一体化总体技术方案，最大限度将各有效载荷电子控制单元集成于舱内的分系统核心设备——载荷控制器中，实现了对有效载荷的集中控制和管理。火星车舱内设备除载荷控制器外还有表面成分探测仪的光谱仪，舱外设备除两台导航地形相机、一台多光谱相机外还包括其它各载荷的探头和天线部件。 6park.com
火星车地面测试 6park.com
为了应对火星表面高达100℃～150℃的昼夜温差以及高达20m/s的风速，减少因此而加快的能量散失并提高能量利用效率，除使用更大面积的太阳翼外，研制人员还为火星车准备了两件“法宝”——气凝胶和太阳能供热集热器。气凝胶是一种特制的隔热材料，火星车上对温度敏感的管路、设备以及蓄电池在它的保护下可极大减少热量流失。 6park.com
气凝胶隔热材料 6park.com
太阳能供热集热器通过火星车车身中部一个像双筒望远镜一样的集热窗吸收太阳能，然后将吸收到的太阳能储存在一种叫正十一烷的物质中。白天，火星表面温度升高，正十一烷吸热融化，到了晚上温度下降，正十一烷在凝固过程中释放能量，供火星车使用。
集热器的应用使我们火星车的能量利用效率达到了80%以上。气凝胶+正十一烷太阳能供热集热器共同构成了“相变储能”这一由我们率先应用的全新储能方式。 6park.com
天问一号火星车集热器安装位置 6park.com
反观人类到目前为止成功部署在火星表面的四辆火星车，前三辆（“杰索纳”号、“勇气号”和“机遇号”）无一例外全部应用了“气凝胶+放射性同位素热源”的组合来保存和产生热量，就算是公认最先进的“好奇”号火星车，也是采用和放射性同位素热源存在技术继承关系的多功能放射性同位素热电池来提供热量。我们在缺乏相关技术储备的情况下另辟蹊径，反而创新研制出技术水平高于核热能的正十一烷太阳能集热器，不得不说这是我们的一个重大技术创新。
按照预定计划，火星车将在成功着陆后3个火星日内依次展开桅杆、太阳翼和定向天线并与环绕器建立UHF器间通信链路，9个火星日内完成驶离着陆器至火星表面，15个火星日内完成初期数据下传。 6park.com
天问一号火星车具有高度自主控制能力 6park.com
晴朗天气时，火星车正常工作，工作模式包括待机/充电、环境感知、移动、探测、通信和火夜6种；当遇到沙尘天气时，火星车进入最小工作模式；当遇到重度沙尘天气时，火星车自主断电休眠，以保护自身仪器设备免受恶劣天气的损害。
火星车设计寿命为90个火星日，以6个火星日作为一个任务周期。预计明年5月份，将是天问一号火星车真正大放异彩的时刻，这将是整个任务中最有看点也是最具难点的部分，它若成功将标志着我国此次探火任务取得完全胜利，从此将成为世界“探火俱乐部”中的重量级成员。 6park.com
火星车次表层探测雷达测试 6park.com
能够造出性能如此优异的火星车，是强大工业能力的直观体现。据联合国所做的相关统计，中国工业体系是世界上最全面的，凡联合国登记过的工业门类都可以在我们这里找到。
近年来，随着经济高速发展带来的综合国力不断提高，工业制造能力早已突飞猛进。不管是逢山开路遇水架桥织就世界最密集的高铁网络，还是以052D、055为代表的新一代海军主战舰艇“下饺子”般的服役列装，亦或是“嫦娥四号”探测器代表人类首登月背，以及独立自主地建立世界四大全球卫星导航系统之一的“北斗”卫星导航系统，都是我们向全世界交出的优异答卷。 6park.com
批量列装的歼-20隐形战斗机 6park.com
从1970年4月24日“东方红一号”卫星的发射升空到如今“天问一号”火星探测器的顺利启程，再到今年十月份将要进行的“嫦娥五号”月球采样返回任务，以及明年正式开始建设的首个近地轨道空间站——“天宫”，50年来，中国航天在无数艰难困苦磨砺下快速成长。 6park.com
嫦娥五号月球采样飞船年内发射 6park.com
当年我们没有合适的试验场所，要在储存肉禽的冷库中为“东方红一号”卫星做低温试验，科研人员的胶鞋都能被冻裂，做卫星真空试验时，甚至要科研人员骑着三轮车去一车一车的拉液氮。
而如今，我们凭一己之力同时推进载人航天、北斗导航、深空探测等多个世界级航天工程，自2018年以来甚至已连续两年摘得航天发射次数世界第一的桂冠，在轨运营航天器规模也已居世界第二位。 6park.com
蓝箭航天液氧甲烷发动机试车 6park.com
一批有实力、发展势头强劲的民营航天企业近年来也快速崛起，依托世界第二大经济体形成的航天市场“大蛋糕”在我们这里也是越做越大……对比当年为航天事业做出开拓性贡献的前辈们，如今的我们拥有更强实力去攀登航天科技一个又一个的新高峰！
作者：比阁鹏